JPH10285689A - 音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型かつ低コストで、高感度かつ大入力・大
出力の、全帯域型または低音専用の、電磁結合形の音響
変換器を実現できるようにする。 【解決手段】 ヨーク１４の中央部前面に磁性体１４Ａ
を取り付け、磁性体１４Ａの前面にマグネット２０を取
り付け、マグネット２０の前面にポールピース１５を取
り付け、ヨーク１４の周辺部前面にプレート３０を取り
付けて、ポールピース１５の外周面とプレート３０の内
周面との間にギャップ５を形成する。ヨーク１４の周辺
部とプレート３０との間に扁平に巻回した駆動コイル１
を配置する。駆動コイル１は、内周側を巻き始めとし、
外周側を巻き終りとして、環状に巻回し、ギャップ長方
向において、駆動コイル１の内周をほぼプレート３０の
内周面に位置させる。ギャップ５内には、振動板５０に
固定したショートされた二次コイル７を挿入する。ギャ
ップ５の長さは、二次コイル７の厚みにクリアランスを
加えたものとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁結合形（電
磁誘導形）の音響変換器、すなわち、スピーカやヘッド
ホンなどのように電気信号を音響に変換する電気音響変
換器、およびマイクロホンなどのように音響を電気信号
に変換する音響電気変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁結合形の音響変換器は、外磁型の場
合を例にとると、プレートとセンターポール・ヨークと
によってマグネットを挟んで、プレートとセンターポー
ル・ヨークのセンターポール部との間にギャップを有す
る磁気回路を形成し、その磁気回路のギャップ内におい
て、プレートまたはセンターポール部に第１コイルを固
定し、これと対向するように振動板に固定して磁気回路
のギャップ内に、ショートされた第２コイルを配置す
る。

【０００３】スピーカやヘッドホンなどの電気音響変換
器では、第１コイルを駆動コイル（一次コイル）とし
て、これに信号電流を供給すると、二次コイルとなる第
２コイルに、電磁結合により信号電流に応じた二次電流
が誘起されて、フレミングの左手の法則により、第２コ
イルに信号電流に応じた駆動力を生じ、第２コイルが固
定された振動板が振動して、信号電流に応じた音圧が発
生する。

【０００４】マイクロホンなどの音響電気変換器では、
音圧によって振動板が振動することにより、振動板に固
定された、一次コイルとなる第２コイルに、音圧に応じ
た一次電流が誘起され、出力コイル（二次コイル）とな
る第１コイルに、音圧に応じた出力電流が発生する。

【０００５】図１１および図１２は、それぞれ従来の電
磁結合スピーカの一例を示し、図１１はプレートに、図
１２はセンターポール部に、それぞれ駆動コイルを取り
付けた場合である。

【０００６】すなわち、図１１の電磁結合スピーカで
は、センターポール・ヨーク１０の底部前面にマグネッ
ト２０を取り付け、マグネット２０の前面にプレート３
０を取り付けて、センターポール・ヨーク１０のセンタ
ーポール部１１の先端部の外周面とプレート３０の内周
面との間にギャップ５を有する磁気回路６を形成し、プ
レート３０の内周面に駆動コイル１を取り付ける。

【０００７】センターポール・ヨーク１０の底部に穴１
２を形成し、背面に入力端子３を取り付けた端子板４を
取り付けて、駆動コイル１の引出線２を、穴１２に挿入
して入力端子３に半田付けによって接続する。引出線２
は駆動コイル１の巻き始めおよび巻き終りにそれぞれ設
けて、それぞれを別個の入力端子に接続する。

【０００８】ギャップ５内には、二次コイル７を挿入す
る。二次コイル７は、非磁性の導電材料、例えばアルミ
ニウムからなる１ターンのショートされた円筒体とし、
または複数ターンにわたって巻回してショートさせた巻
き線とする。

【０００９】プレート３０の前面にはフレーム４０の底
部を取り付け、コーン紙などの振動板５０の外周部のエ
ッジ５１およびガスケット４５をフレーム４０の外周部
に取り付ける。また、ダンパー４７の外周部をフレーム
４０に取り付け、振動板５０の内周部およびダンパー４
７の内周部を二次コイル７に取り付け、センターキャッ
プ４９を振動板５０の内周部または二次コイル７の先端
部に取り付ける。

【００１０】図１２の電磁結合スピーカでは、センター
ポール・ヨーク１０のセンターポール部１１の先端部の
外周面に凹部を形成し、この凹部に嵌め込んでセンター
ポール部１１に駆動コイル１を取り付ける。その他は、
図１１の電磁結合スピーカと同じである。

【００１１】そして、図１１または図１２の電磁結合ス
ピーカでは、駆動コイル１に信号電流を供給すると、電
磁結合により二次コイル７に信号電流に応じた二次電流
が誘起されて、フレミングの左手の法則により、二次コ
イル７に信号電流に応じた駆動力を生じ、二次コイル７
が固定された振動板５０が振動して、信号電流に応じた
音圧が発生する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
または図１２に示して上述した従来の電磁結合スピーカ
は、磁気回路６のギャップ５内に駆動コイル１を配置す
るため、駆動コイル１の厚み分だけ、ギャップ５の長さ
（スピーカの軸心に垂直な方向の長さ）を小さくするこ
とができず、ギャップ５での磁気力が弱くなって、スピ
ーカの感度が低くなる。ギャップ５での磁気力を強く
し、スピーカの感度を高くするために、マグネット２０
として大きなものを用いると、スピーカが大型化すると
ともに、スピーカのコストアップをきたす。

【００１３】しかも、駆動コイル１のインダクタンスを
大きくするために駆動コイル１のターン数を多くする
と、それだけギャップ５の長さが大きくなり、スピーカ
の感度が低下するので、駆動コイル１のインダクタンス
を大きくすることができない。そのため、駆動コイル１
と二次コイル７との電磁結合力が２ｋＨｚ程度以下の低
域で小さくなって、低音の再生ができない。そのため、
従来の電磁結合スピーカは、高音再生用としてしか用い
ることができない。

【００１４】また、駆動コイル１の外周面または内周面
はプレート３０またはセンターポール部１１と接する
が、その接触面積が小さく、しかも駆動コイル１の内周
面または外周面はギャップ５を介してセンターポール部
１１またはプレート３０と対向するため、駆動コイル１
からの放熱が瞬時になされない。そのため、駆動コイル
１として太い線材を使用できないことと相まって、駆動
コイル１に急激に大電流を流すことができず、スピーカ
の許容入力信号レベルを大きくすることができない。

【００１５】以上は、スピーカの場合であるが、ヘッド
ホンなどの他の電気音響変換器でも、同様である。ま
た、マイクロホンなどの音響電気変換器でも、入出力が
逆になるだけで、同様である。

【００１６】すなわち、従来の電磁結合形の音響電気変
換器は、変換器としての感度が低く、これを高くするた
めにマグネットとして大きなものを用いると、変換器が
大型化するとともに、変換器のコストアップをきたす。
しかも、一次コイル（第２コイル）と出力コイル（二次
コイル、第１コイル）との電磁結合力が低域で小さくな
って、低音の採取ができないとともに、出力コイルの放
熱などの点から、変換器の許容入力音圧レベルを大きく
することができない。

【００１７】そこで、この発明は、電磁結合形の音響変
換器において、第１に、変換器の大型化やコストアップ
をきたすことなく、変換器としての感度を高くすること
ができ、第２に、低音の再生または採取が可能となっ
て、全帯域型の変換器または低音専用の変換器を実現す
ることができ、第３に、第１コイルの放熱などの点か
ら、変換器の許容入力レベルを大きくすることができ
る、ようにしたものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明では、マグネッ
トとともに磁気回路を構成する第１磁性体部品、第２磁
性体部品および第３磁性体部品のうちの、第１磁性体部
品および第２磁性体部品の互いに対向する周面の間にギ
ャップを形成し、第３磁性体部品の第１磁性体部品に対
して当該音響変換器の後方側に位置する部分と第１磁性
体部品との間に、扁平に巻回した第１コイルを配置し、
前記ギャップ内に、振動板に固定したショートされた第
２コイルを配置する。

【００１９】ここで、扁平というのは、外径に比べて厚
みが十分に小さいことである。

【００２０】

【発明の実施の形態】スピーカやヘッドホンなどの電気
音響変換器では、マグネットとともに磁気回路を構成す
る第１磁性体部品、第２磁性体部品および第３磁性体部
品のうちの、第１磁性体部品および第２磁性体部品の互
いに対向する周面の間にギャップを形成し、第３磁性体
部品の第１磁性体部品に対して電気音響変換器の後方側
に位置する部分と第１磁性体部品との間に、扁平に巻回
した駆動コイル（一次コイル）を配置し、ギャップ内
に、振動板に固定したショートされた二次コイルを配置
する。

【００２１】内磁型の場合には、第１磁性体部品をプレ
ートとし、第２磁性体部品をポールピースとし、第３磁
性体部品をヨークとするとともに、扁平に巻回した駆動
コイルの内周を、ほぼ第１磁性体部品の内周面に位置さ
せる。

【００２２】すなわち、ヨーク周辺部の前面に扁平に巻
回した駆動コイルを取り付け、駆動コイルの前面にプレ
ートを取り付け、ヨーク中央部の前面にマグネットを取
り付け、マグネットの前面にポールピースを取り付け
て、プレートの内周面とポールピースの外周面との間に
ギャップを形成するとともに、駆動コイルの内周をほぼ
プレートの内周面に位置させる。

【００２３】外磁型の場合には、第１磁性体部品をポー
ルピースとし、第２磁性体部品をプレートとし、第３磁
性体部品をヨークとするとともに、扁平に巻回した駆動
コイルの外周を、ほぼ第１磁性体部品の外周面に位置さ
せる。

【００２４】すなわち、ヨーク中央部の前面に扁平に巻
回した駆動コイルを取り付け、駆動コイルの前面にポー
ルピースを取り付け、ヨーク周辺部の前面にマグネット
を取り付け、マグネットの前面にプレートを取り付け
て、ポールピースの外周面とプレートの内周面との間に
ギャップを形成するとともに、駆動コイルの外周をほぼ
ポールピースの外周面に位置させる。

【００２５】ヨークとプレートとの間、またはヨークと
ポールピースとの間に配置する１枚の駆動コイルは、変
換器の軸心方向に１層（１ターン）または複数層（複数
ターン）に巻回したものとすることができる。また、１
枚の駆動コイルを、ギャップ長方向に分割して巻回した
複数のコイルで構成することができ、その場合、その複
数のコイルを直列または並列に接続することができる。

【００２６】ヨークとプレートとの間、またはヨークと
ポールピースとの間に、それぞれ扁平に巻回した２枚以
上の駆動コイルを重ねて配置することもでき、その場
合、その２枚以上の駆動コイルを直列または並列に接続
することができる。

【００２７】また、その２枚以上の駆動コイルを、それ
ぞれギャップ長方向に分割して巻回した複数のコイルで
構成し、その複数のコイルを、２枚以上の駆動コイル内
で全て直列または並列に接続し、または１枚の駆動コイ
ル内で並列に接続した上で２枚以上の駆動コイル内で直
列に接続し、もしくは１枚の駆動コイル内で直列に接続
した上で２枚以上の駆動コイル内で並列に接続すること
ができる。

【００２８】ただし、それぞれ扁平に巻回した２枚以上
の駆動コイルを設ける場合には、変換器の軸心方向に隣
り合う２枚の駆動コイルの間ごとに磁性体を配置する方
が、駆動コイルの放熱などの点からは望ましい。

【００２９】そして、この発明の電気音響変換器におい
ては、駆動コイルは、プレートの内周面とポールピース
の外周面との間のギャップ内に存在しない。したがっ
て、磁気回路のギャップ長を二次コイルの厚みにクリア
ランスを加えたものとすることができ、駆動コイルの線
径やターン数と無関係にギャップ長を小さくすることが
できる。したがって、マグネットとして大きなものを用
いなくても、ギャップでの磁気力を強くすることがで
き、電気音響変換器の感度を高くすることができる。

【００３０】しかも、駆動コイルのインダクタンスを大
きくするために駆動コイルのターン数を多くしても、ギ
ャップ長が大きくならず、電気音響変換器の感度が低下
しないので、駆動コイルのインダクタンスを大きくする
ことができる。そのため、駆動コイルと二次コイルとの
電磁結合力を低域でも大きくすることができ、低音の再
生が可能となる。そのため、全帯域型または低音専用の
変換器を実現することができる。

【００３１】また、駆動コイルは変換器の前方側および
後方側に向いた広い面において、プレートおよびヨー
ク、またはポールピースおよびヨークと接するので、駆
動コイルからの放熱が瞬時になされる。そのため、駆動
コイルとして太い線材を使用できることと相まって、駆
動コイルに急激に大電流を流すことができ、変換器の許
容入力信号レベルを大きくすることができる。

【００３２】スピーカやヘッドホンなどの電気音響変換
器では、後述するように、駆動コイルをデジタル音声信
号によって駆動することができる。

【００３３】マイクロホンなどの音響電気変換器では、
上記の扁平に巻回したコイルを出力コイル（二次コイ
ル）とし、振動板に固定したショートされたコイルを一
次コイルとする。第１磁性体部品、第２磁性体部品およ
び第３磁性体部品については、電気音響変換器の場合と
同じである。

【００３４】また、音響電気変換器の場合にも、電気音
響変換器の場合と同様に、１枚の出力コイルを、ギャッ
プ長方向に分割して巻回した複数のコイルで構成するこ
とができるとともに、それぞれ扁平に巻回した２枚以上
の出力コイルを設けることができる。

【００３５】そして、この発明の音響電気変換器によれ
ば、電気音響変換器について上述したのと同様の理由に
よって、第１に、マグネットとして大きなものを用いな
くても、音響電気変換器の感度を高くすることができ、
第２に、低音の採取が可能となって、全帯域型または低
音専用の音響電気変換器を実現することができ、第３
に、出力コイルの放熱などの点から、変換器の許容入力
音圧レベルを大きくすることができる。

【００３６】この発明の音響変換器の振動板は、例え
ば、スピーカの場合には平板状のものとし、ヘッドホン
またはマイクロホンの場合にはドーム部およびエッジ部
を有するものとするなど、用途に応じて適宜、その形状
を選択することができる。

【００３７】以下に、この発明の幾つかの実施例を示
す。ただし、これら実施例は、この発明の一例にすぎ
ず、この発明は、これら実施例に限るものではない。

【００３８】

【実施例】

〔実施例１〕図１は、この発明の音響変換器の第１の例
を示し、内磁型の電磁結合スピーカで、ヨーク周辺部と
プレートとの間に駆動コイルを設ける場合である。

【００３９】この例では、周辺部を前方側に突出させた
ヨーク１４の中央部前面に磁性体１４Ａを取り付け、磁
性体１４Ａの前面にマグネット２０を取り付け、マグネ
ット２０の前面にポールピース１５を取り付け、ヨーク
１４の周辺部前面にプレート３０を取り付けて、ポール
ピース１５の外周面とプレート３０の内周面との間にギ
ャップ５を有する磁気回路６を形成し、後述するよう
に、ヨーク１４の周辺部とプレート３０との間に扁平に
巻回した１枚の駆動コイル（一次コイル）１を配置す
る。

【００４０】ギャップ５内には、二次コイル７を挿入す
る。二次コイル７は、非磁性の導電材料、例えばアルミ
ニウムからなる１ターンのショートされた円筒体とし、
または複数ターンにわたって巻回してショートさせた巻
き線とする。

【００４１】プレート３０の前面にはフレーム４０の底
部を取り付け、コーン紙などの振動板５０の外周部のエ
ッジ５１およびガスケット４５をフレーム４０の外周部
に取り付ける。また、ダンパー４７の外周部をフレーム
４０に取り付け、振動板５０の内周部およびダンパー４
７の内周部を二次コイル７に取り付け、センターキャッ
プ４９を振動板５０の内周部または二次コイル７の先端
部に取り付ける。

【００４２】図５に示すように、駆動コイル１は、内周
側を巻き始めとし、外周側を巻き終りとして、環状に巻
回し、巻き始めおよび巻き終りに引出線１ｓおよび１ｅ
を設ける。

【００４３】また、図６に示すように、駆動コイル１
を、ギャップ長方向に分割して巻回した、例えば３個の
コイル１Ｐ，１Ｑ，１Ｒで構成することができる。この
場合、それぞれのコイル１Ｐ，１Ｑ，１Ｒは、内周側を
巻き始めとし、外周側を巻き終りとして、巻き始めおよ
び巻き終りに引出線１ｓおよび１ｅを設ける。

【００４４】この場合、それぞれのコイル１Ｐ，１Ｑ，
１Ｒを並列に接続することによって、細い線材を使用し
た駆動コイル１に、より大きな入力電流を流すことがで
きるとともに、スピーカの一次側の抵抗が小さくなるこ
とにより、スピーカを駆動する増幅器との整合が容易と
なる。

【００４５】このとき、コイル１Ｐ，１Ｑ，１Ｒのター
ン数は、ほぼ同一でよいが、コイル１Ｐ，１Ｑ，１Ｒの
抵抗が同一となって、コイル１Ｐ，１Ｑ，１Ｒに同一の
電流が流れるように、内側のコイル１Ｐより中間のコイ
ル１Ｑは、さらに中間のコイル１Ｑより外側のコイル１
Ｒは、より太い線材を使用することが望ましい。

【００４６】ヨーク１４の周辺部には、前面に環状の浅
い溝を形成するとともに、穴１２を形成し、ヨーク１４
の背面には、入力端子３を取り付けた端子板４を取り付
け、図５のように分割されない、または図６のように分
割した駆動コイル１を、ヨーク１４の上記の溝内に接着
剤によって取り付け、駆動コイル１の引出線１ｓおよび
１ｅを、ヨーク１４の穴１２に通して、入力端子３に半
田付けによって接続する。引出線１ｓおよび１ｅは、別
個の入力端子に接続する。

【００４７】ギャップ長方向において、駆動コイル１の
内周はプレート３０の内周面に位置させる。これによっ
て、ギャップ５での磁気力が十分に利用されるようにな
り、後述するように、スピーカの感度が十分に高くなる
とともに、駆動コイル１と二次コイル７との電磁結合力
が低域でも十分に大きくなる。

【００４８】マグネット２０としては、ネオジウム・マ
グネットやサマリウム・コバルト・マグネットなどを用
いることができ、これらマグネットを用いる場合には、
マグネット２０を、十分に強い磁力を有し、かつ最小で
１ｍｍ前後の十分に薄いものとすることができる。マグ
ネット２０およびポールピース１５の外径は、互いに等
しくする。磁性体１４Ａの外径は、マグネット２０およ
びポールピース１５の外径と等しいか、それより若干小
さい程度にする。

【００４９】上述した電磁結合スピーカでは、駆動コイ
ル１に信号電流を供給すると、電磁結合により二次コイ
ル７に信号電流に応じた二次電流が誘起されて、フレミ
ングの左手の法則により、二次コイル７に信号電流に応
じた駆動力を生じ、二次コイル７が固定された振動板５
０が振動して、信号電流に応じた音圧が発生する。

【００５０】そして、この例によれば、駆動コイル１
は、プレート３０の内周面とポールピース１５の外周面
との間のギャップ５内に存在しない。したがって、ギャ
ップ５の長さを二次コイル７の厚みにクリアランスを加
えたものとすることができ、駆動コイル１の線径やター
ン数と無関係にギャップ５の長さを小さくすることがで
きる。したがって、マグネット２０として大きなものを
用いなくても、すなわちスピーカの大型化やコストアッ
プをきたすことなく、ギャップ５での磁気力を強くする
ことができ、スピーカの感度を高くすることができる。

【００５１】実際上、二次コイル７の厚みを０．１５ｍ
ｍ程度とすると、ギャップ５の長さは、これに０．４０
ｍｍを加えた０．５５ｍｍ程度というように、著しく小
さくすることができる。

【００５２】しかも、駆動コイル１のインダクタンスを
大きくするために駆動コイル１のターン数を多くして
も、ギャップ５の長さが大きくならず、スピーカの感度
が低下しないので、駆動コイル１のインダクタンスを大
きくすることができる。そのため、駆動コイル１と二次
コイル７との電磁結合力を低域でも大きくすることがで
き、低音の再生が可能となる。そのため、全帯域型また
は低音専用のスピーカを実現することができる。

【００５３】実施例の電磁結合スピーカを低音専用スピ
ーカとするには、二次コイル７の厚みを多少大きくして
二次コイル７を重くし、スピーカ支持系をハイコンプラ
イアンスとして、スピーカ振動系の最低共振周波数を下
げるようにした方が望ましい。また、二次コイル７をア
ルミニウムより重い銅からなる１ターンのショートされ
た円筒体とし、または銅線などの線材を複数ターンにわ
たって巻回してショートさせたものとしても、スピーカ
振動系の質量を大きくすることができ、最低共振周波数
を下げることができる。

【００５４】さらに、実施例の電磁結合スピーカによれ
ば、駆動コイル１はスピーカの前方側および後方側に向
いた広い面においてプレート３０およびヨーク１４と接
するので、駆動コイル１からの放熱が瞬時になされる。
そのため、駆動コイル１として、例えば０．２５ｍｍ径
というような太い線材を使用できることと相まって、駆
動コイル１に急激に大電流を流すことができ、スピーカ
の許容入力信号レベルを大きくすることができる。

【００５５】以上を総合すると、実施例の電磁結合スピ
ーカによれば、小型かつ低コストで、高感度かつ大入力
・大出力の、全帯域型または低音専用のスピーカを実現
することができる。

【００５６】図１の電磁結合スピーカは、以下のような
方法によって組み立てることができる。まず、ヨーク１
４の背面に入力端子３を取り付けた端子板４を取り付
け、駆動コイル１を上記のように巻回して、ヨーク１４
の上記の溝内に接着剤によって取り付け、引出線１ｓお
よび１ｅをヨーク１４の穴１２に通して、入力端子３に
接続しておく。

【００５７】次に、ヨーク１４の中央部前面に接着剤を
塗布して磁性体１４Ａを乗せる。このとき、ヨーク１４
の中心と磁性体１４Ａの中心が同心となるようにする。

【００５８】次に、磁性体１４Ａの前面に接着剤を塗布
してマグネット（正確には着磁前のもの）２０を乗せ、
マグネット２０の外径がヨーク１４の内径と同心円状に
なるように、図示していないギャップガイドをマグネッ
ト２０に差し込む。

【００５９】さらに、マグネット２０の前面に接着剤を
塗布してポールピース１５を乗せるとともに、上記のよ
うに駆動コイル１を固定したヨーク１４の周辺部前面に
接着剤を塗布してプレート３０を乗せる。このとき、上
記のギャップガイドによって、ポールピース１５の外径
もヨーク１４の内径と同心円状になるとともに、プレー
ト３０の内径がマグネット２０およびポールピース１５
の外径と同心円状になる。

【００６０】そして、接着剤の乾燥後、ギャップガイド
をマグネット２０およびポールピース１５から抜き取
る。この段階で、ポールピース１５の外周面とプレート
３０の内周面との間に所定長のギャップ５が形成され
る。

【００６１】次に、プレート３０にフレーム４０を、ネ
ジなどの手段によって取り付ける。あるいは、あらかじ
めフレーム４０をプレート３０に、ネジなどの手段によ
って取り付けておいてもよい。

【００６２】次に、二次コイル７の内径に、図示してい
ないコイルスペーサを差し込み、ギャップ５の所定位置
に二次コイル７が位置するように、コイルスペーサをポ
ールピース１５およびマグネット２０に差し込む。

【００６３】次に、ダンパー４７の外周部をフレーム４
０に接着し、内周部を二次コイル７に接着するととも
に、振動板５０の外周部のエッジ５１およびガスケット
４５をフレーム４０に接着し、振動板５０の内周部を二
次コイル７に接着する。

【００６４】次に、接着剤の乾燥後、上記のコイルスペ
ーサをポールピース１５およびマグネット２０から抜き
取って、センターキャップ４９を振動板５０の内周部ま
たは二次コイル７の先端部に接着する。その接着剤の乾
燥後、マグネット２０を着磁すれば、スピーカの組み立
てが完了する。

【００６５】図１の例は、入力端子３を取り付けた端子
板４をヨーク１４の背面に取り付ける場合であるが、プ
レート３０の所定角度位置にスリットを形成するととも
に、プレート３０の外周面に入力端子を取り付けた端子
板を取り付け、駆動コイル１の引出線１ｓおよび１ｅ
を、プレート３０のスリットからプレート３０の外周側
に引き出して、入力端子に接続してもよい。

【００６６】また、プレート３０の所定角度位置にスリ
ットを形成するとともに、フレーム４０に入力端子を取
り付けた端子板を取り付け、駆動コイル１の引出線１ｓ
および１ｅを、プレート３０のスリットからフレーム４
０の外側に引き出し、接着剤によってフレーム４０に固
定して、入力端子に接続してもよい。

【００６７】さらに、プレート３０およびフレーム４０
の底部の同じ角度位置にスリットを形成するとともに、
フレーム４０に入力端子を取り付けた端子板を取り付
け、駆動コイル１の引出線１ｓおよび１ｅを、プレート
３０のスリットおよびフレーム４０の底部のスリットか
らフレーム４０の内側に引き出し、接着剤によってフレ
ーム４０に固定して、入力端子に接続してもよい。

【００６８】〔実施例２〕図２は、この発明の音響変換
器の第２の例を示し、図１の実施例１と同様に、内磁型
の電磁結合スピーカで、ヨーク周辺部とプレートとの間
に駆動コイルを設ける場合である。

【００６９】この例では、プレート３０とヨーク１４の
周辺部との間に、それぞれ環状の厚みの小さい磁性体１
４Ｂおよび１４Ｃを配置して、プレート３０と磁性体１
４Ｂとの間、磁性体１４Ｂと磁性体１４Ｃとの間、およ
び磁性体１４Ｃとヨーク１４の周辺部との間に、それぞ
れ扁平に巻回した駆動コイル１Ｓ，１Ｔおよび１Ｕを配
置する。

【００７０】図５に示すように、駆動コイル１Ｓ，１
Ｔ，１Ｕは、それぞれ内周側を巻き始めとし、外周側を
巻き終りとして、環状に巻回し、それぞれの巻き始めお
よび巻き終りに引出線１ｓおよび１ｅを設ける。

【００７１】そして、例えば、磁性体１４Ｂおよび１４
Ｃには所定角度位置にスリットを形成し、ヨーク１４の
外周部には磁性体１４Ｂおよび１４Ｃのスリットに通じ
る穴を形成し、ヨーク１４の底部にも穴１２を形成する
とともに、ヨーク１４の背面に入力端子３を取り付けた
端子板４を取り付け、駆動コイル１Ｓの引出線１ｓおよ
び１ｅは、磁性体１４Ｂのスリットおよびヨーク１４の
外周部の穴に通して、駆動コイル１Ｔの引出線１ｓおよ
び１ｅは、磁性体１４Ｃのスリットおよびヨーク１４の
外周部の穴に通して、駆動コイル１Ｕの引出線１ｓおよ
び１ｅは、ヨーク１４の底部の穴１２に通して、それぞ
れ入力端子３に接続する。

【００７２】ギャップ長方向において、駆動コイル１
Ｓ，１Ｔおよび１Ｕの内周は、それぞれプレート３０の
内周面に位置させる。この例でも、マグネット２０とし
て、ネオジウム・マグネットやサマリウム・コバルト・
マグネットなどを用いることができる。ただし、この例
は、ヨーク１４の底部を平らにし、マグネット２０の厚
みを比較的大きくして、ヨーク１４の中央部前面に直
接、マグネット２０を取り付ける場合である。マグネッ
ト２０の外径は、ポールピース１５の外径と等しいか、
それより若干小さい程度にする。その他は、実施例１と
同じである。

【００７３】この場合、駆動コイル１Ｓ，１Ｔおよび１
Ｕを直列に接続することができ、その場合には、全体と
して一つの駆動コイルのターン数をより多くし、インダ
クタンスをより大きくすることができる。

【００７４】また、駆動コイル１Ｓ，１Ｔおよび１Ｕを
並列に接続することもできる。その場合には、全体とし
て一つの駆動コイルに、より大きな入力電流を流すこと
ができるとともに、スピーカの一次側の抵抗が小さくな
ることにより、スピーカを駆動する増幅器との整合が容
易となる。

【００７５】さらに、図７に示すように、それぞれの駆
動コイル１Ｓ，１Ｔ，１Ｕを、ギャップ長方向に、互い
にターン数の等しい５個のコイル１Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１
Ｆ，１Ｏ〜１Ｋに分割することができる。この場合も、
それぞれのコイル１Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１Ｏ〜１Ｋ
は、内周側を巻き始めとし、外周側を巻き終りとして、
その巻き始めおよび巻き終りに引出線１ｓおよび１ｅを
設ける。

【００７６】また、図８に示すように、それぞれの駆動
コイル１Ｓ，１Ｔ，１Ｕを、ギャップ長方向に、ターン
数の比がＮ：Ｎ／２：Ｎ／４：Ｎ／８：Ｎ／１６となる
５個のコイル１Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１Ｏ〜１Ｋに分
割することもできる。この場合も、それぞれのコイル１
Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１Ｏ〜１Ｋは、内周側を巻き始
めとし、外周側を巻き終りとして、その巻き始めおよび
巻き終りに引出線１ｓおよび１ｅを設ける。

【００７７】そして、図７または図８のように駆動コイ
ルを総計１５個のコイル１Ａ〜１Ｏに分割する場合に
は、後述する実施例５で示すように、駆動コイルを１６
ビットのデジタル音声信号によって駆動することができ
る。

【００７８】〔実施例３〕図３は、この発明の音響変換
器の第３の例を示し、外磁型の電磁結合スピーカで、セ
ンターポール・ヨークのセンターポール部とポールピー
スとの間に駆動コイルを設ける場合である。

【００７９】この例では、センターポール・ヨーク１０
のセンターポール部１１の前面に環状の浅い溝を形成し
て、その溝内に扁平に巻回した駆動コイル１を取り付
け、駆動コイル１の前面にポールピース１５を取り付
け、センターポール・ヨーク１０の周辺部前面にマグネ
ット２０を取り付け、マグネット２０の前面にプレート
３０を取り付けて、ポールピース１５の外周面とプレー
ト３０の内周面との間にギャップ５を形成する。

【００８０】センターポール部１１、ポールピース１５
および駆動コイル１の外径は、互いに等しくする。した
がって、ギャップ長方向において、駆動コイル１の外周
はポールピース１５の外周面に位置する。

【００８１】この場合、例えば、センターポール・ヨー
ク１０の底部に穴１２を形成するとともに、背面に入力
端子３を取り付けた端子板４を取り付け、駆動コイル１
の引出線１ｓおよび１ｅを、接着剤によってセンターポ
ール部１１の外周面に固定して、穴１２に通して入力端
子３に接続する。その他は、図１の実施例１と同じであ
る。

【００８２】この実施例３によっても、実施例１と同様
に、小型かつ低コストで、高感度かつ大入力・大出力
の、全帯域型または低音専用のスピーカを実現すること
ができる。

【００８３】〔実施例４〕図４は、この発明の音響変換
器の第４の例を示し、内磁型の電磁結合マイクロホン
で、ヨーク周辺部とプレートとの間に出力コイル（二次
コイル）を設ける場合である。

【００８４】この例では、中心孔１４ｃを有するヨーク
１４の中央部前面に、ヨーク１４の中心孔１４ｃに通じ
る中心孔２０ｃを有するマグネット２０を取り付け、マ
グネット２０の前面に、マグネット２０の中心孔２０ｃ
に通じる中心孔１５ｃを有するポールピース１５を取り
付け、ヨーク１４の周辺部前面に出力コイル（二次コイ
ル）８を取り付け、出力コイル８の前面にプレート３０
を取り付け、ヨーク１４の中心孔１４ｃ、マグネット２
０の中心孔２０ｃおよびポールピース１５の中心孔１５
ｃに吸音材８０を装填したものを、キャビティ９３を形
成するフレーム９４の前方内側に取り付ける。

【００８５】ポールピース１５の外周面とプレート３０
の内周面との間には、ギャップ５を形成し、ドーム部５
２およびエッジ部５３を有し、両者間の位置に一次コイ
ル９を取り付けた振動板５０を、ダイヤフラムリング５
５によってフレーム９４の外周部前面に取り付けて、一
次コイル９をギャップ５内に挿入し、穴９５を有するカ
バー９６を、フレーム９４の外周部前面に取り付ける。

【００８６】出力コイル８は、上述した駆動コイル１と
同様に扁平かつ環状に巻回したものであり、一次コイル
９は、上述した二次コイル７と同様にショートされたも
のである。

【００８７】この電磁結合マイクロホンでは、カバー９
６の穴９５から入射した音圧によって振動板５０が振動
することにより、振動板５０に固定された一次コイル９
に音圧に応じた一次電流が誘起され、出力コイル８に音
圧に応じた出力電流が発生する。

【００８８】そして、この実施例４によれば、小型かつ
低コストで、高感度かつ大入力・大出力の、全帯域型ま
たは低音専用のマイクロホンを実現することができる。

【００８９】〔実施例５〕この発明の電気音響変換器、
例えばスピーカを、デジタル音声信号によって駆動する
場合の例を、実施例５として示す。

【００９０】図９は、駆動装置部を含むスピーカ装置の
一例を示し、ＣＤプレーヤやＤＡＴ（デジタルオーディ
オテープレコーダ）などからの、例えば４４．１ｋＨｚ
または４８ｋＨｚのサンプリング周波数で１６ビットに
デジタル化された、シリアルデータのデジタル音声信号
Ｄｓが、シリアルパラレル変換器１１０によって、パラ
レルデータのデジタル音声信号Ｄｐに変換される。

【００９１】そのパラレルデータとされた１６ビットの
デジタル音声信号Ｄｐは、図１０に示すような２’ｓコ
ンプリメントコードで、かつ直線的に量子化されたもの
で、そのデジタル音声信号Ｄｐから、デコーダ１２０に
よって、デジタル音声信号ＤｐのＭＳＢ（最上位ビッ
ト）をサインビットとして、ＭＳＢを除く下位１５ビッ
トである２ＳＢ〜ＬＳＢ（最下位ビット）のそれぞれに
つき、後述するような４個の制御信号Ｇ１〜Ｇ４を生成
する。

【００９２】スピーカは、例えば、図２に示したよう
に、それぞれ扁平に巻回した３枚の駆動コイル１Ｓ，１
Ｔ，１Ｕを有するとともに、それぞれの駆動コイル１
Ｓ，１Ｔ，１Ｕを、図７に示したように、ギャップ長方
向に、互いにターン数の等しい５個のコイル１Ｅ〜１
Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１Ｏ〜１Ｋに分割し、または図８に示
したように、ギャップ長方向に、ターン数の比がＮ：Ｎ
／２：Ｎ／４：Ｎ／８：Ｎ／１６となる５個のコイル１
Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１Ｏ〜１Ｋに分割したものであ
る。

【００９３】そして、図１０に示すように、コイル１Ａ
をデジタル音声信号ＤｐのＬＳＢに対応させ、以下、コ
イル１Ｂ，１Ｃ‥‥１Ｎ，１Ｏをデジタル音声信号Ｄｐ
の１５ＳＢ，１４ＳＢ‥‥３ＳＢ，２ＳＢに対応させ
て、図９に示すように、それぞれのコイル１Ａ‥‥１
Ｎ，１Ｏに対して、コイル駆動回路６０Ａ‥‥６０Ｎ，
６０Ｏを設ける。

【００９４】コイル駆動回路６０Ａは、例えば、定電流
源６５Ａと、それぞれスイッチング素子としての４個の
ＦＥＴ６１〜６４と、対応するコイル１Ａとを、ブリッ
ジ接続して構成し、ＦＥＴ６１，６３がオン、ＦＥＴ６
２，６４がオフのときには、定電流源６５Ａの電流Ｉａ
がコイル１Ａにプラス方向に流れ、ＦＥＴ６１，６３が
オフ、ＦＥＴ６２，６４がオンのときには、定電流源６
５Ａの電流Ｉａがコイル１Ａにマイナス方向に流れ、Ｆ
ＥＴ６１〜６４がすべてオンまたはオフのときには、コ
イル１Ａに電流が流れないようにする。他のコイル駆動
回路も、同様である。

【００９５】そして、デコーダ１２０からの、デジタル
音声信号Ｄｐの２ＳＢ，３ＳＢ‥‥ＬＳＢのそれぞれに
ついての制御信号Ｇ１〜Ｇ４を、対応するコイル駆動回
路６０Ｏ，６０Ｎ‥‥６０ＡのそれぞれのＦＥＴ６１〜
６４のゲートに供給する。

【００９６】制御信号Ｇ１〜Ｇ４は、デジタル音声信号
ＤｐのＭＳＢが０で、対応する下位ビットが１のときに
は、制御信号Ｇ１，Ｇ３がＦＥＴ６１，６３をオンにす
るレベル、制御信号Ｇ２，Ｇ４がＦＥＴ６２，６４をオ
フにするレベルとなり、ＭＳＢが０で、対応する下位ビ
ットも０のとき、またはＭＳＢが１で、対応する下位ビ
ットも１のときには、制御信号Ｇ１〜Ｇ４がＦＥＴ６１
〜６４をオフにするレベルとなり、ＭＳＢが１で、対応
する下位ビットが０のときには、制御信号Ｇ１，Ｇ３が
ＦＥＴ６１，６３をオフにするレベル、制御信号Ｇ２，
Ｇ４がＦＥＴ６２，６４をオンにするレベルとなるもの
である。

【００９７】したがって、ＭＳＢが０のときには、ある
下位ビットが１のときにのみ、これに対応するコイルに
プラス方向に信号電流が流れ、逆にＭＳＢが１のときに
は、ある下位ビットが０のときにのみ、これに対応する
コイルにマイナス方向に信号電流が流れる。

【００９８】電磁結合スピーカなどの電磁結合形の電気
音響変換器の振動系の駆動力Ｆは、二次コイルに誘起さ
れる二次電流ｉと、磁気回路のギャップに生じる磁束の
密度Ｂと、磁気回路のギャップ内にある二次コイルの長
さＬとの積として、Ｆ＝ＢＬｉで表され、磁束密度Ｂお
よび長さＬは一定であるので、振動系の駆動力Ｆは、二
次コイルに誘起される二次電流ｉに比例することにな
る。そして、二次コイルに誘起される二次電流ｉは、駆
動コイル（一次コイル）に流れる信号電流と駆動コイル
のターン数との積に比例する。

【００９９】そして、図７のように１５個のコイル１Ａ
〜１Ｏのターン数を等しくする場合には、デジタル音声
信号Ｄｐの１５ＳＢ，１４ＳＢ，１３ＳＢ‥‥に対応す
るコイル１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ‥‥に対応するコイル駆動回
路６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ‥‥の定電流源６５Ｂ，６５
Ｃ，６５Ｄ‥‥の電流Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ‥‥を、デジタ
ル音声信号ＤｐのＬＳＢに対応するコイル１Ａに対応す
るコイル駆動回路６０Ａの定電流源６５Ａの電流Ｉａと
の関係で、Ｉｂ＝２Ｉａ，Ｉｃ＝２Ｉｂ＝４Ｉａ，Ｉｄ
＝２Ｉｃ＝８Ｉａ‥‥とする。

【０１００】したがって、この場合、図２のように二次
コイル７が固定された振動板５０が、デジタル音声信号
ＤｐのＭＳＢの値に応じた方向に、１５個のコイル１Ａ
〜１Ｏのそれぞれに対応するビットの重みに比例した量
だけ偏位し、デジタル音声信号Ｄｐに忠実に音声が再生
されることになる。

【０１０１】また、図８のように１５個のコイル１Ａ〜
１Ｏ中のコイル１Ｅ，１Ｊ，１Ｏとコイル１Ｄ，１Ｉ，
１Ｎとコイル１Ｃ，１Ｈ，１Ｍとコイル１Ｂ，１Ｇ，１
Ｌとコイル１Ａ，１Ｆ，１Ｋとのターン数の比をＮ：Ｎ
／２：Ｎ／４：Ｎ／８：Ｎ／１６とする場合には、デジ
タル音声信号Ｄｐの１５ＳＢ，１４ＳＢ，１３ＳＢ，１
２ＳＢ，１１ＳＢ，１０ＳＢ，９ＳＢ，８ＳＢ，７Ｓ
Ｂ，６ＳＢ，５ＳＢ，４ＳＢ，３ＳＢ，２ＳＢに対応す
るコイル１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，
１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｎ，１Ｏに対応する
コイル駆動回路６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０
Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｉ，６０Ｊ，６０Ｋ，６０
Ｌ，６０Ｍ，６０Ｎ，６０Ｏの定電流源６５Ｂ，６５
Ｃ，６５Ｄ，６５Ｅ，６５Ｆ，６５Ｇ，６５Ｈ，６５
Ｉ，６５Ｊ，６５Ｋ，６５Ｌ，６５Ｍ，６５Ｎ，６５Ｏ
の電流Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，Ｉｅ，Ｉｆ，Ｉｇ，Ｉｈ，Ｉ
ｉ，Ｉｊ，Ｉｋ，Ｉｌ，Ｉｍ，Ｉｎ，Ｉｏを、デジタル
音声信号ＤｐのＬＳＢに対応するコイル１Ａに対応する
コイル駆動回路６０Ａの定電流源６５Ａの電流Ｉａとの
関係で、Ｉａ＝Ｉｂ＝Ｉｃ＝Ｉｄ＝Ｉｅ，Ｉｆ＝Ｉｇ＝
Ｉｈ＝Ｉｉ＝Ｉｊ＝３２Ｉａ，Ｉｋ＝Ｉｌ＝Ｉｍ＝Ｉｎ
＝Ｉｏ＝３２Ｉｆ＝３２×３２Ｉａとする。

【０１０２】したがって、この場合にも、図２のように
二次コイル７が固定された振動板５０が、デジタル音声
信号ＤｐのＭＳＢの値に応じた方向に、１５個のコイル
１Ａ〜１Ｏのそれぞれに対応するビットの重みに比例し
た量だけ偏位し、デジタル音声信号Ｄｐに忠実に音声が
再生されることになる。しかも、この場合には、最小の
電流値と最大の電流値との間の電流値の比を、１：３２
×３２というように小さくすることができる。

【０１０３】スピーカ振動系は、２０ｋＨｚを超えるよ
うな高い周波数の成分はほとんど再生しない。したがっ
て、上述した各例のように駆動コイルの各コイル１Ａ〜
１Ｏを４４．１ｋＨｚまたは４８ｋＨｚのサンプリング
周波数のデジタル音声信号Ｄｐで駆動しても、そのサン
プリング周波数成分はほとんど再生されない。かりに微
小な音圧で再生されても、２０ｋＨｚを超える音は人間
の耳でほとんど聞き取ることができないので、音楽を聴
く時などでも支障を生じない。

【０１０４】そして、上述した各例によれば、Ｄ／Ａコ
ンバータおよびパワーアンプを使用しないで、デジタル
音声信号によって直接、音声を再生する、歪みの小さ
い、最大出力の大きいスピーカを実現することができ
る。

【０１０５】なお、上述したように駆動コイルをデジタ
ル音声信号によって駆動する場合、駆動電流の小さいビ
ットに対応する駆動コイルは相対的に細くし、駆動電流
の大きいビットに対応する駆動コイルは相対的に太くす
ることによって、歪みが小さく効率の良い駆動を行うこ
とができる。

【０１０６】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、小
型かつ低コストで、高感度かつ大入力・大出力の、全帯
域型または低音専用の音響変換器を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の音響変換器を示す断面図である。

【図２】実施例２の音響変換器を示す断面図である。

【図３】実施例３の音響変換器を示す断面図である。

【図４】実施例４の音響変換器を示す断面図である。

【図５】第１コイルの一例を示す平面図および断面図で
ある。

【図６】第１コイルの他の例を示す平面図および断面図
である。

【図７】第１コイルのさらに他の例を示す平面図および
断面図である。

【図８】第１コイルのさらに他の例を示す平面図および
断面図である。

【図９】この発明の電気音響変換器をデジタル音声信号
によって駆動する場合の駆動装置部を含む変換器装置の
一例を示す接続図である。

【図１０】図９の変換器装置におけるデジタル音声信号
の各ビットと各コイルとの関係を示す図である。

【図１１】従来の電磁結合スピーカの一例を示す断面図
である。

【図１２】従来の電磁結合スピーカの他の例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１，１Ｓ，１Ｔ，１Ｕ…駆動コイル（一次コイル）、１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１
Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｎ，１Ｏ，１Ｐ，１
Ｑ，１Ｒ…コイル、１ｓ，１ｅ…引出線、３…入力端
子、４…端子板、５…ギャップ、６…磁気回路、７…二
次コイル、８…出力コイル（二次コイル）、９…一次コ
イル、１０…センターポール・ヨーク、１１…センター
ポール部、１４…ヨーク、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…磁
性体、１５…ポールピース、２０…マグネット、３０…
プレート、４０…フレーム、５０…振動板、６０Ａ〜６
０Ｏ…コイル駆動回路、６５Ａ〜６５Ｏ…定電流源、１
１０…シリアルパラレル変換器、１２０…デコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村口 高弘 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 篠原 幾夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マグネットとともに磁気回路を構成する第
   １磁性体部品、第２磁性体部品および第３磁性体部品の
   うちの、第１磁性体部品および第２磁性体部品の互いに
   対向する周面の間にギャップを形成し、第３磁性体部品
   の第１磁性体部品に対して当該音響変換器の後方側に位
   置する部分と第１磁性体部品との間に、扁平に巻回した
   第１コイルを配置し、前記ギャップ内に、振動板に固定
   したショートされた第２コイルを配置した音響変換器。
2. 【請求項２】請求項１の音響変換器において、 前記第１コイルが一次コイルとしての駆動コイルであ
   り、当該音響変換器が電気音響変換器である音響変換
   器。
3. 【請求項３】請求項１の音響変換器において、 前記第１コイルが二次コイルとしての出力コイルであ
   り、当該音響変換器が音響電気変換器である音響変換
   器。
4. 【請求項４】請求項１の音響変換器において、 前記第１磁性体部品がプレートであり、前記第２磁性体
   部品がポールピースであり、前記第３磁性体部品がヨー
   クであって、前記第１コイルの内周が、ほぼ前記第１磁
   性体部品の内周面に位置する音響変換器。
5. 【請求項５】請求項１の音響変換器において、 前記第１磁性体部品がポールピースであり、前記第２磁
   性体部品がプレートであり、前記第３磁性体部品がヨー
   クであって、前記第１コイルの外周が、ほぼ前記第１磁
   性体部品の外周面に位置する音響変換器。
6. 【請求項６】請求項１の音響変換器において、 前記第１コイルを分割して巻回した複数のコイルで構成
   し、その複数のコイルを直列または並列に接続した音響
   変換器。
7. 【請求項７】請求項２の音響変換器において、 前記駆動コイルをデジタル音声信号によって駆動する音
   響変換器。